Thermal management system for lithium-ion batteries

Abstract: Då världen nu håller på att ställas om från fordon med förbränningsmotorer till elektriska motorer, sätts nya krav på teknologin som används. Batterierna som används utsätts för påfrestningar som inte tidigare funnits, vilket medför nya problem som kräver nya lösningar. Ett av dessa problem är värmen som genereras från batterierna vid användning, och därmed måste lösningar kommas på för hur batterierna kan kylas på det effektivaste sättet. Via en litteraturstudie har i denna rapport 5 olika kylsystem analyserats för att finna deras fördelar och nackdelar. De olika systemen var vätskekylning, luftkylning, fasändringsmaterial, värmerör och ångkompression. Hur systemen funkar, vad som krävs för att de ska funka och vad de medför i form av kylning är några av de aspekter som fokuserats på. Efter dessa analyser gjordes en djupdykning i ett av systemen, nämligen vätskekylning. Djupdykningen bestod av att undersöka tre specifika aspekter med vätskekylning, som var utformningen av kanalernas väg genom kylplattor, kanalernas form (kvadratiska eller cirkulära tvärsnitt), samt hur kylplattorna placeras. Framkommit var att alla undersökta system hjälpte att kyla batterier, jämfört med att inte ha något system för kylning alls. Luftkylning, vätskekylning, värmerör och ångkompression hade alla fördelen att de förflyttade värmen från batteriet till omgivningen, medan fasändringsmaterialet enbart absorberade det och därmed hade en begränsad kylning. Vätskekylning, värmerör och ångkompression använder en vätska för att fånga upp värmen vid batterierna, vilket har en betydligt högre värmekapacitet och värmeöverföringsförmåga än gaser i ångkompressionssystem. Då värmerör inte är ett aktivt system, riskerar den att få ett uttorkningsfenomen, vilket vätskekylnings- och ångkompressorsystemen inte har. Slutligen är ett kylsystem med ångkompressor mer komplicerat och tekniskt krävande vid utveckling och implementering än vätskekylning. Bland annat på grund av detta är vätskekylning det mest använda systemet i dagens elektriska fordon, även om det finns många aspekter i dess utformning som måste tas hänsyn till.